Spock 测试线程安全失败

Question

主题

我有一些代码绝对不是线程安全的：

public class ExampleLoader
{
    private List<String> strings;

    protected List<String> loadStrings()
    {
        return Arrays.asList("Hello", "World", "Sup");
    }

    public List<String> getStrings()
    {
        if (strings == null)
        {
            strings = loadStrings();
        }

        return strings;
    }
}

同时访问getStrings()的多个线程预计会将strings视为null，因此loadStrings()（这是一个昂贵的操作）被多次触发。

问题

我想让代码线程安全，作为世界上的好公民，我先写了一个失败的 Spock 规范：

def "getStrings is thread safe"() {
    given:
    def loader = Spy(ExampleLoader)
    def threads = (0..<10).collect { new Thread({ loader.getStrings() })}

    when:
    threads.each { it.start() }
    threads.each { it.join() }

    then:
    1 * loader.loadStrings()
}

以上代码创建并启动了 10 个线程，每个线程调用 getStrings()。然后它断言 loadStrings() 在所有线程完成后仅被调用一次。

我预计这会失败。但是，它始终通过。什么？

在涉及 System.out.println 和其他无聊事情的调试会话之后，我发现线程确实是异步的：它们的 run() 方法以看似随机的顺序打印。但是，第一个访问 getStrings() 的线程总是是唯一线程调用 loadStrings().

奇怪的部分

经过相当长的时间调试后感到沮丧，我再次使用 JUnit 4 和 Mockito 编写了相同的测试：

@Test
public void getStringsIsThreadSafe() throws Exception
{
    // given
    ExampleLoader loader = Mockito.spy(ExampleLoader.class);
    List<Thread> threads = IntStream.range(0, 10)
            .mapToObj(index -> new Thread(loader::getStrings))
            .collect(Collectors.toList());

    // when
    threads.forEach(Thread::start);
    threads.forEach(thread -> {
        try {
            thread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });

    // then
    Mockito.verify(loader, Mockito.times(1))
            .loadStrings();
}

正如预期的那样，由于多次调用 loadStrings()，此测试始终失败。

问题

为什么 Spock 测试始终通过，我将如何使用 Spock 进行测试？

Answer 1

你的问题的原因是 Spock 使它监视的方法同步。特别是，所有此类调用通过的方法 MockController.handle() 是同步的。如果您在 getStrings() 方法中添加暂停和一些输出，您会很容易注意到它。

public List<String> getStrings() throws InterruptedException {
    System.out.println(Thread.currentThread().getId() + " goes to sleep");
    Thread.sleep(1000);
    System.out.println(Thread.currentThread().getId() + " awoke");
    if (strings == null) {
        strings = loadStrings();
    }
    return strings;
}

这样 Spock 无意中解决了您的并发问题。 Mockito 显然使用了另一种方法。

关于您的测试的一些其他想法：

首先，您不需要做太多事情来确保所有线程都同时到达 getStrings() 调用，从而降低了发生冲突的可能性。线程启动之间可能会经过很长时间（足够长的时间让第一个线程在其他线程启动之前完成调用）。更好的方法是是使用一些同步原语来消除线程启动时间的影响。例如，CountDownLatch 可能在这里有用：

given:
def final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10)
def loader = Spy(ExampleLoader)
def threads = (0..<10).collect { new Thread({
    latch.countDown()
    latch.await()
    loader.getStrings()
})}

当然，在 Spock 中它不会有任何区别，这只是一个关于如何进行一般操作的示例。

其次，并发测试的问题在于它们从不保证您的程序是线程安全的。您最多可以希望这样的测试会告诉您您的程序已损坏。但即使测试通过，也不能证明线程安全。为了增加发现并发错误的机会，您可能需要运行多次测试并收集统计信息。有时，此类测试仅在几千甚至几十万运行秒中才会失败一次。您的 class 足够简单，可以猜测其线程安全性，但这种方法不适用于更复杂的情况。

Spock 测试线程安全失败

Testing thread safety fails with Spock

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